两种水面边界条件下两层流体中内波传播的数值模拟

基于FLUENT计算流体力学软件及其二次开发功能,采用VOF(Volume of Fluid)多相流模型,在k-ε湍流模型下建立了模拟内波传播的分层数值水槽。设置两层稳定分层,以上下层不同密度差和水深比设置工况,利用平板拍击法造波。在刚盖和自由表面两种上边界条件下进行数值模拟并与各自的理论解进行比较,分析了两者之间的异同。研究发现密度差的改变不会明显影响理论解与数值解之间的一致程度;上下两层流体深度差值的改变会明显影响数值计算结果。上层水深很小时,在自由表面假定下水气交界面处出现了较为明显的垂向速度;在两种假定下,数值模拟的水平速度都体现了非线性的影响。而当下层水深很小时,非线性的影响微弱。鉴于在实际海洋中上层水深远小于下层水深,尤其是当计算运动幅值更大的内孤立波时,采用更为真实的自由表面假定更为合理。

基于遥感影像边界特性对南海海洋内波检测算法研究

海洋内波在海洋活动中扮演重要角色。海洋内波研究对我国海洋科学的理论研究、海洋资源的保护、开发和利用以及海洋军事等方面均具有重要意义。为了及时发现海洋内波的发生地点以及对海洋内波参数进行定量分析,本研究基于合成孔径雷达(syntheticapertureradar,SAR)影像中内波明暗条纹的边界特性,提出了一种集成的海洋内波检测算法:主要运用列分离邻域处理和Canny算子边缘检测算法对条纹进行检测,并利用海洋内波的轮廓长度、面积比值及传播方向三个特征对条纹进行筛选,并将该算法应用于南海发生的多起海洋内波,以验证算法的鲁棒性和适用性。研究结果表明,该算法能够较好地识别出海洋内波的明暗条纹,不仅能够除去非内波条纹的轮廓,而且能够去除一些细小且不明显的内波条纹轮廓。利用余弦函数逐像素地对识别后的条纹进行拟合,然后根据拟合结果找出明暗条纹所在位置以及相邻明暗条纹之间的间距,从而判定出内波发生的位置。